摘要
扑翼飞行模式是自然界中绝大多数飞行生物所选择的飞行模式。扑翼飞行模式与固定翼飞行、旋翼飞行相比，具备灵活、高效、隐蔽等优点。因此在多种民事与军事领域有着极大的应用潜力。扑翼飞行器的仿生实现是多种先进科学技术的集中体现，是目前飞行器领域研究的热点。当前这类仿生飞行器有着飞行效率不高、飞行时间、距离短的问题。本文参考信天翁飞行，瞄准上述问题，进行针对性研究，设计一种具有高飞行效率的仿信天翁扑翼飞行器。 本文首先说明了研究课题的背景，分析了研究的实际意义；通过查阅相关文献，总结了国内外扑翼飞行器设计典型案例与相关的空气动力学理论研究成果，明确当前扑翼飞行器研究存在的问题。 之后分析信天翁飞行效率优异的飞行机理，剖析其身体结构，探究扑动飞行与滑翔飞行两种运动模式以及这两种飞行模式下翼运动特点。对飞行特征与规律进行归纳总结，抽象出信天翁运动的关键特征。根据扑翼飞行原理及动力学，分析扑翼飞行运动过程，明确关键设计参数，为机械结构设计提供参考。 进行飞行器结构设计，明确飞行器设计要求，利用仿生设计尺度律对扑翼飞行器关键参数进行估算；以估算得到的数值作为参考，进行飞行器扑动机构、电机、传动系统、尾翼机构、滑翔机构等部件的参数计算，方案选择，结构设计。对扑翼飞行器的翼型进行选择，分析了不同类型的经典翼型，选择最适于本文扑翼飞行器飞行特点的方案。将上述设计模块建立三维模型，并进行装配设计。 对前文中设计的仿信天翁扑翼飞行器进行分析。对仿信天翁扑翼飞行器的扑翼机构、滑翔锁止机构进行运动学分析，计算传动关系，确定末端轨迹方程。对扑动动作模式下翼面进行动力学分析，计算翼面扑动周期内升力、推力。 分析影响仿信天翁扑翼飞行器气动特性的主要因素。为提高飞行器飞行效率，延长飞行时间，对与飞行器动气动性能相关联的主要参数进行分析，分析雷诺数、扑动频率、扑动俯仰角对飞行器气动性能的影响。 最后对本文研究内容进行总结，对设计的扑翼飞行器的未来的工作做出了规划。
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